兰新客专高速列车转向架蛇行运动稳定性及影响研究

蛇行运动是铁道车辆特有的现象,是车辆系统动力学的核心问题之一。蛇行运动与非线性振动和运动稳定性密切相关,决定了车辆最高允许运行速度,并影响车辆的其他动力学性能。文中通过对兰心客专高速列车的线路实测数据研究,分析了在旋轮周期的末期转向架横向稳定性及其影响。在旋轮周期的末期,根据相关标准判据,转向架未失稳。但是转向架在少量路段存在小幅蛇行谐波成分,这主要是局部路段的钢轨廓形与车轮踏面匹配等效锥度过大所致。转向架小幅蛇行谐波会导致车辆平稳性指标变大、并会将振动传递至制动吊梁,但不会影响电机。     

一系定位刚度对车辆系统一次蛇行的影响分析

车辆系统蛇行运动的2种典型形式是一次蛇行和二次蛇行,又被称为车体蛇行和转向架蛇行。当车辆发生一次蛇行时,车体左右晃动幅度较大,影响车辆运行的平稳性以及乘客乘坐的舒适度。文章利用SIMPACK软件建立了300km/h整车非线性动力学模型,仿真车体一次蛇行失稳情况;结合非线性振动系统的频率俘获原理,研究发现车体一次蛇行是由于在行车过程中转向架的蛇行频率被车体的蛇行频率俘获所引起的。通过改变车辆系统的一系定位刚度,从而改变同等运行速度下转向架的蛇行频率,避开了车体的频率俘获区间,可有效抑制一次蛇行,提高车辆运行稳定性。     

铁道车辆稳定性与曲线通过性能折衷最优化研究

本文将最优化理论运用于车辆横向动力学，建立了铁道车辆蛇行运动稳定性和曲线通过折衰最优化设计的数学模型，编制了相应的算法。然后，以高速客车为例，给出了转向架轴箱定位刚度为设计变量、直线上蛇行运动稳定性和曲线通过性能折衰优化为目标函数的计算实例，得到了一系定位刚度参数在可行域内的最优解。最后，由三维曲面以及等值线图从数值分析上证实了解的正确性。     

转向架横向悬挂刚度对直线高速货车脱轨的影响

应用２９个自由度的车辆动力学模型研究直线轨道上较高速度货车脱轨的问题。文中探讨了通过改变转向架悬挂刚度来提高直线路上较高速度货车脱轨稳定性的可能性，通过计算得出轮对蛇行运动的分叉图。     

车辆在试验台与实际线路上蛇行运动特性的比较

比较了对一个转向架的半车体在试验台上测试的蛇行运动特性和对两个转向架的全车体在现场实测的蛇行运动特性，指出在试验台上和实际线路上车辆的动态特性是存在一定差别的。     

高速车辆运行的平稳性与舒适性

日本东海道新干线开通时最引起世界关注的技术之一是如何防止高速车辆运行时出现的转向架蛇行运动，为此项研究许多科技人员付出了全部精力与智慧。与日本新干线开通时相比，目前铁道车辆运行速度有了进一步提高，不仅要求防止高速车辆运行时出现的转向架蛇行运动，而且还须保证高速车辆运行的平稳、舒适性，本文概述为保证高速车辆运行的平稳性与舒适性而采用的新技术。     

直线轨道钢轨交替侧磨成因分析

随着列车的提速和5000t重载列车的开行，直线轨道钢轨出现了交替的不均匀侧磨，使得列车运行品质下降。钢轨侧磨速度的大小主要决定于轮轨之间的冲击角和导向力的大小。在直线轨道上由于轮对的蛇行运动导致了轮缘与钢轨侧面接触，造成钢轨侧面的交替侧磨。本文运用车辆动力学理论对这一问题进行研究，利用轨面的不平顺激扰函数，对车辆在直线轨道上运行进行仿真计算，得出车体、转向架及轮对产生蛇行运动的时程函数，并对时程函数进行频谱分析，得出钢轨交替侧磨的波长与轨道几何不平顺的波长无关，而只与车辆轮对及转向架的蛇行频率有关的结论。文章根据现场的情况，对引起钢轨交替侧磨的一上结因素进行分析，并提出减缓交替侧磨的一些措施。     

高速铁道车辆蛇行脱轨安全性评判方法研究

通过建立轮轨三维几何接触模型、整车动力学分析模型和轮轨碰撞模型,分析高速铁道车辆蛇行失稳后的蛇行脱轨过程及其影响因素.高速铁道车辆的蛇行脱轨过程是一个爬轨和跳轨并存的复杂过程,轮对的名义冲角和有效冲角分别对准静态的爬轨和动态的跳轨起着重要影响作用;随着轮对横移速度的增大、轮轨摩擦系数以及车轮垂向载荷的减小,车轮的跳轨高度越大;横向蠕滑力在整个蠕滑力中所占比例以及轮对横向运动能量越大,车辆越容易脱轨.因此高速铁道车辆的蛇行脱轨安全性应根据轮对横移速度限值并考虑车辆的横向运行稳定性进行评判.当高速铁道车辆分别表现为“超临界”和“亚临界”的蛇行失稳极限环分岔形式时,可分别采用转向架横向加速度移动均方根值方法和转向架横向加速度限值对其横向运行稳定性进行评判.     

车辆技术的最新发展

介绍了日本铁道综合技术研究所围绕铁道车辆运行安全性及提高车内舒适度而开展节能等几项大型研究课题深入进行研究开发的情况,择要评价了"提高转向架抗蛇行运动稳定性评价精度"及"兼顾降低横向力与运行稳定性的转向架转角导向系统"等的研究概况与成果.     

现代轨道交通车辆的空气弹簧悬挂技术

介绍空气弹簧系统的构成、作用原理和技术发展。根据空气弹簧特性对转向架进行了分类。指出高柔性空气弹簧是无摇枕转向架二系悬挂装置的关键技术，其横向性能对车辆运行的平稳性有决定性的作用，并对蛇行运动稳定性有重要影响。提出了高柔性空气弹簧的改进和研制方向。     

铁道车辆蛇行运动稳定性最优化研究

本文将最优化理论运用于铁道车辆蛇行运动稳定性研究领域，建立了转向架轴箱定位参数最优化设计的数学模型，研究了多种优化算法。通过比较分析，找到了较有效的算法，并给出了计算实例，采用双设计变量及目标函数构成的三维图和临界速度等值线图证实了所获解的正确性。     

基于模态追踪的地铁车辆低频横向晃动分析

为研究车体低频横向晃动的原因及提高旅客乘坐舒适性,首先依据模糊数学的欧式贴近度准则,有效追踪和分析了车辆各刚体模态随速度变化的情况;其次,基于欧式贴近度定义整个系统所有模态之间的耦合度;最后,以降低车辆系统的耦合度为优化目标,对悬挂参数进行优化。计算结果表明:在某一速度下,当转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率接近时,两者振型极为相似,欧式贴近度接近于1,转向架蛇行运动与车体横向运动发生共振,使车体横向发生低频晃动,此时车辆系统耦合度最大。对车辆悬挂参数优化后,可有效降低系统内的耦合度,减少转向架蛇行运动对车辆横向振动的影响,消除车体低频晃动现象。     

车辆系统动力学的符号化多体方法

通过不同角度对多体动力学方法以及在铁道车辆系统动力学中的应用进行分析比较，提出一种新的符号式建模方法，它克服了传统数字建模方法的不足，兼容大位移和小位移系统，只需建立一套非线线约束库，程式化强，最后，以铁道车辆轮对弹性定位的转向架为例，说明了它在蛇行运动稳定性分析中的应用。     

货车转向架的抗菱,抗剪与抗弯刚度

从简化的二轴转向架轮对间抗弯、抗剪刚度的概念出发，阐述了它们对车辆直线蛇行稳定性与曲线通过性能的影响，讨论了构架式，准构架式和三大件式转向架的抗弯、抗剪刚度与一系悬挂和抗菱刚度的关系，澄清了货车转向架抗菱刚度的定义，并给出了三大件式转向架抗菱刚度的计算方法。     

不同抗蛇行减振器对动车组蛇行失稳的影响研究

以CRH3型动车组为研究对象,研究了不同抗蛇行减振器对动车组一次蛇行和二次蛇行的影响规律。分析结果表明:T60抗蛇行减振器可以有效抑制车体的一次蛇行运动,但是对转向架的二次蛇行运动抑制能力不足;相反T70抗蛇行减振器可以大大提高转向架的二次蛇行运动稳定性,而对车体的一次蛇行失稳抑制能力不足。研究结果表明,理想的抗蛇行减振器应具备低频下体现小刚度和小阻尼特性,而高频下体现大刚度和大阻尼特性,从而保证CRH3型动车组可以适应不同线路条件、不同磨耗踏面的轮轨匹配要求,避免转向架失稳报警和晃车的发生。     

250km／h高速客车转向架参数研究

对影响高速客车蛇行运动稳定性和运动平稳性的转向架主要结构和悬挂参数的选取优化问题，在进行动力学性能计算的基础上进行了论证，以期为研制适合我国国情的高速客车转向架提供理论分析的参考。     

铁道车辆质量对蛇行稳定性的影响分析

由于转向架结构型式及各部件分布的不同,会引起车辆各组成质量存在差异。为了研究铁道车辆簧下、簧间和簧上质量对转向架蛇行运动稳定性的影响规律,推导了考虑Maxwell减振器模型的整车21自由度横向动力学线性微分方程,基于特征根稳定性判据,采用最小阻尼比法求解车辆系统的临界速度。同时结合轮对自激输入能量法和模态能量法,提出一种适用于多自由度铁道车辆轮轨系统的自激输入能量分析方法,利用该方法,进行车辆质量参数对系统自激输入能量的影响研究,自激输入能量越大,表明蛇行运动稳定性越差。最后通过仿真软件SIMPACK建立整车动力学模型,使用渐进稳定性方法求解车辆系统的非线性临界速度,仿真结果验证了最小阻尼比法和多自由度轮轨系统自激输入能量方法的可行性,可以反映车辆参数对蛇行运动稳定性的影响规律。研究结果表明：减小簧下和簧间的质量可以在一定程度上提高车辆稳定性,簧上质量对车辆稳定性的影响不大;若轮对和构架的质量分别增加1 000 kg,临界速度将会分别降低19%和9%,自激输入能量将会分别增大91.7%和32%;若轮对和构架的质量分别减小1 000 kg,临界速度将会分别提高36%和10.9%,自激输入...     

抗菱刚度对货车安全运行的影响及检修建议

以装用转8A型转向架的罐车为分析对象，介绍了影响三大件式转向架抗菱刚度的因素，结合动力学计算模型，分析计算了抗菱刚度数值对该转向架车辆蛇行运动规律和安全运行的影响趋势，为保证现有货车的安全运行提出了检修建议。     

转向架横向稳定性的实时在线监测

铁道车辆转向架的横向稳定性是指车辆以较高的速度在平直线路上运行,某一振型的振幅随着时间的延续而不断地扩大,这时就出现蛇行运动失稳。高速铁道车辆的研究急需关注的问题是防止出现蛇行失稳。通过在线实时监测其失稳是保障安全的手段之一,而如何实时监测蛇行失稳需要有满足时间约束条件的监测诊断算法,该算法即要满足有关标准的条件,又要具备实时监测的条件。研究了利用高斯混合模型(GMM)算法监测构架横向稳定性的机理与实现过程。该算法在25T列车安全监测系统得到应有,实践证明符合实时监测要求。     

采用下摇枕转向架的车辆横向稳定性研究

对采用下摇枕结构转向架的车辆进行了线性和非线性稳定性分析后得出如下结论:车辆失稳模态为构架与轮对同频同相振动的转向架蛇行模态,随着车轮踏面磨耗,车辆横向稳定性降低;当一系水平刚度减小时,轮对蛇行模态的自然阻尼减小;当牵引杆纵向刚度降低时,构架横向振动模态自然阻尼减小,横向稳定性降低。轮对水平定位刚度和旁承摩擦因数以及牵引杆纵向刚度对下摇枕结构车辆横向稳定性具有显著影响,三者中任一参数的变化都会影响到整车横向稳定性。